Karthik Shekhar 和他的同事們從波士頓屠夫那里收集牛和豬的眼睛時，引起了一些人的注意，但這些眼睛——最終來自包括人類在內(nèi)的 17 個不同物種——為脊椎動物視網(wǎng)膜的進化提供了見解，并可能產(chǎn)生更好的動物模型對于人類的眼部疾病。
視網(wǎng)膜是一臺微型計算機，包含多種類型的細胞，這些細胞在將視覺信息傳輸?shù)酱竽X的其他部分之前共同處理視覺信息。在對動物視網(wǎng)膜中多種細胞類型的比較分析中(正如 Shekhar 之前的研究所示，僅小鼠的視網(wǎng)膜中就有 130 種細胞類型)研究人員得出結(jié)論，大多數(shù)細胞類型都具有古老的進化歷史。這些細胞類型在分子水平上存在差異，為了解它們的功能以及它們?nèi)绾螀⑴c構(gòu)建我們的視覺世界提供了線索。
視網(wǎng)膜細胞的古老起源
它們在不同物種之間的顯著保守性表明，大約 2 億年前在地球上漫游的所有哺乳動物最后一個共同祖先的視網(wǎng)膜的復雜性一定可以與現(xiàn)代哺乳動物的視網(wǎng)膜相媲美。事實上，有明確的跡象表明，其中一些細胞類型可以追溯到 4 億多年前，是所有脊椎動物(即哺乳動物、爬行動物、鳥類和有頜魚類)的共同祖先。
人類和小鼠視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞比較
自 4 億多年前有頜脊椎動物起源以來，小鼠和人類等脊椎動物的視網(wǎng)膜就得到了顯著的保存。該圖顯示了人類和小鼠視網(wǎng)膜細胞之間的相似性，包括開啟和關(guān)閉的“侏儒”視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞(MGC)。圖片來源：Hugo Salais，Metazoa Studio，西班牙
該結(jié)果于 12 月 13 日發(fā)表在《自然》雜志上，作為 10 篇論文的一部分，報告了 BRAIN Initiative 細胞普查網(wǎng)絡創(chuàng)建成年小鼠大腦細胞類型圖譜的最新結(jié)果。第一作者是加州大學伯克利分校 Shekhar 課題組的化學與生物分子工程研究生 Joshua Hahn 。這項工作是與哈佛大學 Joshua Sanes 團隊平等合作的。
脊椎動物視覺的驚人發(fā)現(xiàn)
這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因為脊椎動物的視力因物種而異。魚需要在水下看東西，老鼠和貓需要良好的夜視能力，猴子和人類為了狩獵和覓食而進化出非常敏銳的白天視力。有些動物看到鮮艷的色彩，而另一些動物則滿足于看到黑白的世界。
然而，研究人員得出結(jié)論，許多脊椎動物物種共享多種細胞類型，這表明定義這些類型的基因表達程序可能可以追溯到有頜脊椎動物的共同祖先。
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